Equilíbrio Químico - Constante de Ionização

Equilíbrio Químico - Constante de Ionização

Todas as reações reversíveis atingem um estado de equilíbrio químico. Uma reação reversível significa uma reação onde ocorrem reações diretas e inversas. Equilíbrio químico significa que mantidas a temperatura e a pressão, após algum tempo, as velocidades das reações diretas e das reações inversas se igualam.

Por exemplo

Reação Direta:

N2 + 3H2 2NH3
Os reagentes N2 e 3H2 reagem para formar o produto 2NH3.

Uma vez formado, o produto passa a reagir entre si, ocorrendo uma reação inversa.

Reação Inversa:

2NH3 N2 + 3H2
formando as substâncias iniciais.

Depois de um certo tempo, as reações diretas e inversas se contrabalanceiam, e as quantidades de produtos e reagentes permanecem inalterados. A reação alcança um estado de equilíbrio. Entre as moléculas continuam ocorrendo as reações, no sentido direto e no sentido inverso. Por isto, este equilíbrio é denominado de equilíbrio dinâmico.

Constante de equilíbrio

Para a reação reversível genérica:

 1 - Reação direta
  2 - Reação inversa

Onde x, y, z, e t são os coeficientes que balanceiam a equação.

O grau de equilíbrio [] é a concentração molar do componente , ou seja, é a relação entre o número de mols de um reagente que reage até atingir o equilíbrio, com a quantidade de mols inicial deste reagente.

  • se é próximo a 1, isto significa que no equilíbrio sobra pouco reagente e uma grande quantidade de produto, ou seja, o rendimento da reação é grande.
  • se é próximo a 0, isto significa que no equilíbrio sobra muito reagente e uma pequena quantidade de produto, ou seja, o rendimento da reação é pequeno.

Podem ser escritas da seguinte forma as velocidades das reações direta e inversa:

v1= k1[A]x[B]y e v2= k2[C]z[D]t

No equilíbrio, as velocidades se igualam:

v1= v2 k1[A]x[B]y = k2[C]z[D]t ou:

A constante de equilíbrio é representada por Keq ou Kc , por ser expressa em termos de concentrações molares:

GRÁFICOS

Se no início tivermos apenas os componentes da esquerda ( A e B ), v1 é máxima no início, enquanto que v2 é zero. No equilíbrio, são iguais, então:

A partir do tempo T, o equilíbrio foi atingido.

No equilíbrio, as concentrações de produtos e reagentes serão constantes, mas não necessariamente iguais.

Para uma reação genérica A + 2B 2C

A constante de equilíbrio no exemplo acima será:

Observe que após 15 segundos as concentrações ficaram constantes, ou seja, a partir deste instante a reação está em equilíbrio.

DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO

PRINCÍPIO DE LE CHATELIER

Quando um fator externo age sobre um sistema em equilíbrio, este se desloca, procurando anular a ação do fator aplicado.

Ao utilizar o Princípio de Le Chatelier, pode-se prever o que ocorre com um sistema em equilíbrio quando um fator age sobre ele.

FATORES QUE DESLOCAM O EQUILÍBRIO

i. CONCENTRAÇÃO

Ao adicionar um componente A genérico, o sistema se desloca no sentido de retirar A.

Ao retirar um componente A genérico, o sistema se desloca no sentido de formar A.

Variações nas concentrações de produtos ou reagentes não causam uma mudança na constante KC.

ii. PRESSÃO

A pressão pode agir quando há, no mínimo, um componente gasoso em equilíbrio.

O aumento da pressão desloca o equilíbrio no sentido da contração do sistema (menor volume).

A diminuição da pressão desloca o equilíbrio no sentido da expansão do sistema (maior volume)

Para determinar o sentido da expansão ou contração, devemos lembrar que o volume ocupado por um gás é proporcional ao número de mols:

Variações na pressão não causam uma mudança na constante KC.

iii. TEMPERATURA

O aumento da temperatura desloca o equilíbrio no sentido endotérmico. Isto significa que, ao adicionarmos calor a um sistema, este se desloca no sentido da retirada do calor.

A diminuição da temperatura desloca o equilíbrio no sentido exotérmico. Isto significa que, ao retirarmos calor de um sistema, este se desloca no sentido de liberar calor.

Variações na temperatura causam uma mudança na constante KC. As variações em KC indicam variações no rendimento da reação.

Sumário

- Equilíbrio Químico
- Constante de equilíbrio
- Deslocamento de Equilíbrio
i. Princípio de Le Chatelier
ii. Fatores que deslocam o Equilíbrio
- Constante de Ionização
i. Equilíbrio iônico
ii. Grau de ionização ou dissociação
iii. Equação de Ostwald
- pH e pOH: Equílibrio iônico na água
i. Produto iônico da água
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